JP5285747B2 - 非ソリトン光ｒｚ伝送用の交互位相変調 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバー伝送システムに関し、より詳しくは、非ソリトンＲＺ信号を用いた伝送システムに関する。

それ自体広く知られているように、ビット値に対して、ビット時間の始めと終わりで振幅がゼロであるパルスにより「１」が符号化される伝送システムを、ＲＺ伝送と呼ぶ。通常、ＲＺ伝送の中では、他の伝送システムからソリトン信号による伝送システムを区別している。ソリトンパルス、またはソリトンは、ビット時間よりも時間幅が狭いＲＺパルスであり、パワー、スペクトル幅、時間幅の間で所定の関係を有し、このために、光ファイバーのいわゆる異常分散部分で一般に伝播される。このようなソリトンパルスのシングルモードファイバーにおけるエンベロープの変化は、非線形シュレーディンガー方程式によりモデル化することができる。伝播は、ファイバーの異常分散と、その非線形性との間の均衡に基づく。

隣接ソリトンは、Ｆ．Ｍ．ＭｉｔｓｃｈｋｅおよびＬ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒが「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」第１２巻第５号３５５−３５７ページに記載しているように、非線形に相互作用する。この相互作用は、変調のない時に、すなわち同位相のソリトンに対して、隣接ソリトン間の牽引力となって現れる。相互作用は、位相が反対の隣接ソリトン間では、反発力となって現れる。Ｎ．Ｊ．Ｓｍｉｔｈ他による「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」第１９巻第１号１６−１８ページは、この相互作用を、ソリトンによる光ファイバー通信システムの設計における主な制約として紹介している。

ＦＲ−Ａ−２７５４９６３号（内部リファレンス１００２２９）は、こうした隣接ソリトン間の非線形相互作用を、クロックを伝送するために用いることを提案している。この文献は、ビット時間の０．２０〜０．３３％の幅の連続した一連のソリトンを伝送することを提案している。この範囲の下限は、ソリトンと、その２個の隣接ソリトンとの間の相互作用が、ゴードン−ハウスジッタの影響を補償し、一方で、上限は、伝送パルスがソリトンとして挙動するようにしている。この文献では、２個の隣接ソリトン間の牽引力または反発力を利用するために、同位相のソリトン、あるいは交互の位相を持つソリトンを伝送することを提案している。

Ｄ．Ｌｅ Ｇｕｅｎ他による「Ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ １．０２ Ｔｂｉｔ／ｓ （５１×２０Ｇｂｉｔ／ｓ）ｓｏｌｉｔｏｎ ＤＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １０００ｋｍ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ １００ｋｍ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｓｐａｎｓ：１００ｋｍの増幅間隔を持つ標準ファイバから成る１０００ｋｍを超える狭帯域１．０２ Ｔｂｉｔ／ｓ （５１×２０Ｇｂｉｔ／ｓ）ソリトンＤＷＤＭ伝送」（ＯＦＣ’９９、ＰＤ４）は、信号が、時間および偏波において多重化される分散管理ソリトン信号の伝送実験を記載している。

また、ＮＲＺシステムの伝送に対してデュオバイナリ変調を用いることが提案された。Ｓ．ＷａｌｋｌｉｎおよびＪ．Ｃｏｎｒａｄｉによる「Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｄｕｏｂｉｎａｒｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ：デュオバイナリ光通信システムにおける波長分散と送信機フィルタの応答の関係について」（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ第９巻第７号、１９９７年、１００５−１００７ページ）は、このようなシステムにおける通過帯域の制約を記載している。この文献では、様々なタイプのデュオバイナリ変調について言及されている。考えられる一つの変調は、最大減光、すなわちＶπで偏波されるマッハ・ツェンダー型の変調器のＲＦ入力に三状態電気信号を与えることによって発生する。その結果、強度がゼロではない二つの状態の間で位相差がπである強度変調バイナリ光信号が発生する。このような完全なデュオバイナリ信号は、Ｄ．Ｐｅｎｎｉｎｃｋｘ他による「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｄｕｏｂｉｎａｒｙ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ：波長分散伝送の限界に関するデュオバイナリ信号の電気的フィルタリングの効果」（ＥＣＯＣ’９８、５３７−５３８ページ）で示されているように、分散に強くない。

仏国特許出願公開第２７５４９６３号明細書

Ｆ．Ｍ．ＭｉｔｓｃｈｋｅおよびＬ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ、「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」第１２巻第５号３５５−３５７ページ Ｎ．Ｊ．Ｓｍｉｔｈ他、「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」第１９巻第１号１６−１８ページ Ｄ．Ｌｅ Ｇｕｅｎ他、「Ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ １．０２ Ｔｂｉｔ／ｓ （５１×２０Ｇｂｉｔ／ｓ）ｓｏｌｉｔｏｎ ＤＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １０００ｋｍ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ １００ｋｍ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｓｐａｎｓ」（ＯＦＣ’９９、ＰＤ４） Ｓ．ＷａｌｋｌｉｎおよびＪ．Ｃｏｎｒａｄｉ、「Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｄｕｏｂｉｎａｒｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ」（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ第９巻第７号、１９９７年、１００５−１００７ページ） Ｄ．Ｐｅｎｎｉｎｃｋｘ他、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｄｕｏｂｉｎａｒｙ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ」（ＥＣＯＣ’９８、５３７−５３８ページ）

本発明は、パルス間の相互作用によりＲＺ伝送システムにもたらされる制限の問題を目的とする。本発明は、相互作用の影響を制限するための簡単な解決方法を提案する。本発明は、ＲＺ信号に適用され、特に非ソリトンＲＺ信号に適用される。

本発明は、特に、１個のパルスの末尾と、次のパルスの冒頭との位相差が、２π／３〜４π／３である非ソリトンＲＺパルス列を提案する。

実施形態では、各パルスが一定の位相を有する。

別の実施形態では、位相が、１個のパルスの冒頭と、このパルスの末尾との間で変わる。この場合、パルスにおける位相変化は、正弦曲線または矩形とすることができる。

好適には、パルス列が変調される。

本発明はまた、パルスの送信と、新しいパルスの各々の位相の逆転とを含む、一定の位相を持つパルス列の伝送方法に関する。

本発明はさらに、パルスの送信と、各パルスへの位相変調の適用とを含む、位相変調パルス列の伝送方法に関する。

本発明はまた、１個のパルスの末尾と、その直後のパルスの冒頭との位相差が、２π／３〜４π／３である非ソリトンＲＺパルス列を提案する。

実施形態では、各パルスが、一定の位相を有する。この場合、偶数次のパルスの位相と奇数次のパルスの位相との差が、２π／３〜４π／３であるのが有利である。

本発明は、さらに、第一の位相を持つ周波数２分の１のパルス列の送信と、第二の位相を持つ周波数２分の１のパルス列の送信と、周波数２分の１の２個のパルス列のインターリーブとを含む、パルス列の伝送方法に関する。

本発明の他の特徴および長所は、例としてのみ挙げられた、本発明の実施形態の以下の説明を読めば、明らかになるであろう。

本発明は、非ソリトンＲＺパルス間の線形および非線形の相互作用の影響を低減するために、パルスの末尾と次のパルスの冒頭との間で位相を逆転することを提案する。

以下の説明では、本発明は、様々な実施形態の中で記載されており、好適な場合には、１個のパルスの末尾と次のパルスとの間の位相差がπである。この値により、隣接パルス間の相互作用をできるだけ少なくすることができる。しかしながら、本発明は、この値に制限されるものではなく、位相差が２π／３と４π／３の間に含まれるときに適用される。

第一の実施形態では、１個のパルスの末尾と次のパルスとの間の位相の逆転が、各ＲＺパルスに、先行パルスの位相の逆位相を与えることによって得られる。この実施形態は、たとえば、上記のＷａｌｋｌｉｎの文献に記載されている最大減光で偏波されるマッハ・ツェンダー型の変調器のような、デュオバイナリ変調として知られた装置による送信で実施することができる。このような場合、３状態電気信号は、２個につき１個の「１」の符号を逆転することによって送信されるビットシーケンスから得られる。この場合、パルス間の位相の逆転は、単なる位相時分割多重化ではない。何故なら、この逆転は、パルスの時間位置ではなく、単に受信パルスのシーケンスだけに依存するからである。換言すれば、パルスの位相は、たとえばタイムスロットのパリティの有無など、パルスが送信される瞬間に依存するのではなく、先行するパルスの位相に依存する。

第二の実施形態では、パルスの冒頭の位相がパルスの末尾の位相とは逆になるように、各パルスが位相変調される。各パルスのこうした位相変調は、正弦曲線の位相変調であり、あるいは、矩形信号を持つ位相変調であることができる。前者の場合、位相は、π異なる値の間で連続変化する。第二の場合、位相は、好適にはパルスの中央付近で突然変化する。この実施形態でも、位相の逆転は、単なる位相の多重化ではない。

第三の実施形態では、インターリーブされた２個のパルス列からＲＺ信号を生成する。第一列のパルスは、第二列のパルスの共通位相とは逆である同一位相を有する。この第三の実施形態は、連続する２個のパルス間の位相を逆転するが、必ずしもゼロによって分離される２個のパルス間ではない。この観点から、第三の実施形態は、第一および第二の実施形態ほど有利ではない。だが、パルス間の非線形相互作用は、パルス間の時間的な間隔によっても決まる。この観点から、ゼロによって分離された２個のパルス間の相互作用は、すぐに隣接する２個のパルス間の相互作用、すなわち隣接する時間スロットにおける相互作用ほど、伝送上、障害にならない。

第四の実施形態では、パルスの末尾と次のパルスとの間の位相の逆転は、第一の実施形態と同様に得られる。しかしながら、３状態電気信号は、ビットシーケンスにおける位置に応じて「１」の符号を逆転することにより、送信されるビットシーケンスから得られる。この場合、第三の実施形態と同様に、「１」は、前の「１」の位相ではなく時間的な位置によって決められる位相を示す。

本発明は、あらゆる実施形態において、ＲＺパルス間の線形または非線形の相互作用を低減することができる。線形の相互作用、すなわち分散による隣接パルス間の相互作用の場合、本発明は、２個の隣接パルス間の干渉が打ち消されるようにする。本発明は、相関的に、伝送システムにおいて、伝送距離を延長することができ、あるいは距離が等しい場合は伝送システムの諸特性を改善することができる。本発明は、特に、一般には３または４Ｍｍを越える、海底伝送システムのような長距離伝送システムの場合に有利である。事実、このようなシステムにおける伝播距離は、線形および非線形効果の蓄積、特に隣接パルス間の相互作用の蓄積を促進する。

上記の説明では、非ソリトンＲＺパルスに対して本発明を記載した。非ソリトン光信号とは、ビット時間に比べて時間幅（ＦＷＨＭ）が広く、すなわちビット時間よりも約３０〜４０％大きく、パワー、スペクトル幅、時間幅の間で所定の関係がなく（実際には、非ソリトンパルスに対するパワーは、「ソリトン」伝播式によって与えられるパワーよりも小さい）、伝播中の分散と非線形性との間で均衡がないといった、一つまたは複数の特徴を有する信号を意味する。

本発明と、ＦＲ−Ａ−２７５４９６３号で提案された解決法との相違点は、パルスがソリトンパルスではないことにある。本発明による位相の逆転により、隣接パルス間で相互作用が減少する。さらに、本発明は、「１」のビット列であるクロックには適用されず、変調信号に適用される。本発明の他の効果は、隣接パルス間の偶発的干渉が打ち消されるようにすることにあり、これによって、受信時のパルスの偶発的グループ化を避ける。

Claims (7)

1. 光ファイバーによる非ソリトン光ＲＺパルス列を伝送するように構成された変調器を備えた装置であって、１個のパルスの末尾と、次のパルスの冒頭との位相差が、２π／３〜４π／３であり、各パルスが一定の位相を有することを特徴とし、前記変調器はさらに、パルスの送信と、１個のパルスから新しい各パルスへの位相の逆転をするように構成された、装置。
2. 光ファイバーによる非ソリトン光ＲＺパルス列を伝送するように構成された変調器を備えた装置であって、１個のパルスの末尾と、次のパルスの冒頭との位相差が、２π／３〜４π／３であり、位相が、１個のパルスの冒頭と、このパルスの末尾との間で変わることを特徴とし、前記変調器はさらに、パルスの送信と、各パルスへの位相変調の適用をするように構成された、装置。
3. パルスにおける位相変化は、位相がπ異なる値の間で連続変化する正弦曲線であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. パルスにおける位相変化は、位相が突然変化する矩形であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 光ファイバーによる非ソリトン光ＲＺパルス列を伝送するように構成された変調器を備えた装置であって、１個のパルスの末尾と、その直後のパルスの冒頭との位相差が、２π／３〜４π／３であることを特徴とし、前記変調器はさらに、第一の位相を持つパルス周波数２分の１のパルス列の送信と、第二の位相を持つパルス周波数２分の１のパルス列の送信と、パルス周波数２分の１の２個のパルス列のインターリーブとをするように構成された、装置。
6. 各パルスが一定の位相を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 偶数次のパルスの位相と奇数次のパルスの位相との差が、２π／３〜４π／３であることを特徴とする請求項６に記載の装置。